Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Филиал «СЕВМАШВТУЗ» государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» в г. Северодвинске
А.И. Бабкин
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦЕПНЫХ ПЕРЕДАЧ
Учебно-методическое пособие для курсового проектирования
Северодвинск
2006
УДК 621.81
А.И. Бабкин. Проектирование цепных передач. Учебно-методическое пособие для курсового проектирования. – Северодвинск, РИО Севмашвтуза, 2006. – 23 с.
Ответственный редактор: к.т.н., доцент А.В. Руденко.
Рецензенты: к.т.н., доцент Д.В. Кузьмин;
к.т.н., начальник ЦНИЛ НТП НИТИЦ ФГУП «ПО «Севмаш» Н.П. Коломеец
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов технических специальностей, выполняющих курсовой проект «Проектирование общепромышленного привода» при изучении дисциплины «Детали машин и основы конструирования».
Учебно-методическое пособие содержит описание и конструкции цепных передач с роликовыми и втулочными цепями, методику проектирования. В пособии даны рекомендации по выбору приводных цепей и проектированию звездочек. Здесь же представлены все необходимые для проектирования справочные данные.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Севмашвтуза.
Isbn 5-7723-0677-4 Севмашвтуз, 2006 г.
Оглавление
1 Описание цепных передач 3
1.1 Общие сведения о цепных передачах 3
1.2 Цепи цепных передач 4
1.3 Особенности конструирования и эксплуатации цепных передач 6
1.4 Критерии работоспособности цепных передач 8
2 Проектирование цепных передач 9
2.1 Исходные данные для проектирования цепной передачи 9
2.2 Расчет параметров передачи 9
3 Проектирование звездочек цепной передачи 14
3.1 Размеры венца звездочек для роликовых и втулочных цепей 14
3.2 Конструкция ступицы и диска звездочек цепных передач 16
3.3 Материалы звездочек цепных передач 17
Приложения 18
Список литературы 23
1 Описание цепных передач
1.1 Общие сведения о цепных передачах
Цепные передачи – механические передачи зацепления, с использованием промежуточного звена – цепи. Цепная передача состоит из ведущей и ведомой звездочек, на которые надета замкнутая цепь (рис. 1). Иногда применяются передачи с несколькими ведомыми звездочками. Кроме звездочек и цепи, цепные передачи могут включать в себя натяжные устройства, смазочные устройства и ограждения.
|
|
|
Рис. 1. Схема цепной передачи |
Цепные передачи применяют для передачи механической энергии (до 120 кВт) между параллельными валами, расположенными на относительно большом расстоянии друг от друга, когда зубчатые передачи непригодны, а ременные передачи ненадежны. Рекомендуемое передаточное число цепных передач – 1,5…4, в низкоскоростных передачах может достигать 8.
Достоинства цепных передач:
Невысокая стоимость изготовления, связанная с относительно невысокой точностью изготовления звездочек по сравнению с зубчатыми колесами;
Высокий КПД (0,92…0,95);
Отсутствие проскальзывания;
Меньшие габариты по сравнению с ременными передачами.
Меньшая нагрузка на валы по сравнению с ременными передачами из-за отсутствия предварительного натяжения цепи.
Возможность применения в большом диапазоне межосевых расстояний, обычно до нескольких метров. Известны передачи с межосевым расстоянием 12 метров;
Возможность легкой замены цепи.
Недостатки цепных передач:
Неравномерность («пульсация») движения цепи, вращающего момента и передаточного числа, которая приводит к значительному шуму и динамическим нагрузкам, сильно заметными при высоких скоростях и небольших числах зубьев звездочек;
Износ шарниров цепи приводит к увеличению шага цепи (вытяжке цепи) и ускоренному износу зубьев звездочек;
Необходимость натяжных устройств;
Чувствительность к неточностям монтажа звездочек;
Необходимость смазки.
Область применения цепных передач:
Машины непрерывного транспорта (транспортеры, рольганги, элеваторы, эскалаторы);
Легкий транспорт (велосипеды, мопеды, легкие мотоциклы и самоходные грузовые тележки);
Сельскохозяйственные машины.
1.2 Цепи цепных передач
Цепь состоит из соединенных шарнирами звеньев, которые обеспечивают подвижность или «гибкость» цепи.
Основными
геометрическими характеристиками цепей
являются шаг
цепи t
и расстояние
между внутренними пластинами
,
основной силовой характеристикой –
разрушающая
нагрузка,
устанавливаемая опытным путем.
В цепных передачах применяются приводные цепи: роликовые, втулочные и зубчатые. Для них характерны (по сравнению с тяговыми цепями) малые шаги (для уменьшения динамических нагрузок) и износоустойчивые шарниры (для повышения долговечности).
Роликовые цепи типа ПР (ГОСТ 13568-97) (рис. 2) имеют наибольшее применение. Каждое звено (рис. 2а) выполнено из двух пластин, напрессованные на валики 3 (наружное звено) или на втулки 2 (внутреннее звено). Втулки надеты на валики и образуют шарниры. Втулки, свою очередь, несут ролики 1, которые входят во впадины между зубьями звездочек. Благодаря роликам трение скольжения между цепью и звездочкой заменяется трением качения, что уменьшает износ зубьев звездочки.
Концы валиков расклепывают, поэтому звенья цепи неразъемны. Концы цепи соединяют соединительными звеньями (рис. 2б) с закреплением валиков шплинтами или расклепыванием. В случае необходимости использования цепи с нечетным числом звеньев применяют специальные переходные звенья (рис. 2в), которые, однако, слабее, чем основные, поэтому стараются избежать применения переходного звена.
|
| ||||
|
|
а |
б |
в |
|
|
Рис. 2. Роликовые цепи однорядные типа ПР | ||||
При больших нагрузках и скоростях во избежание применения цепей с большими шагами, неблагоприятных в отношении динамических нагрузок применяют многорядные цепи (рис. 3а). ГОСТом предусмотрено применение цепей до 4-х рядов. Обозначение двух-, трех-, четырехрядных цепей – 2ПР, 3ПР и 4ПР соответственно. Их составляют из тех же элементов, что и однорядные, только валики имеют увеличенную длину. Аналогичную конструкцию имеют соединительные (рис. 3б) и переходные звенья (рис. 3в). Передаваемые мощности и разрушающие нагрузки многорядных цепей почти пропорциональны числу рядов.
|
|
|
Рис. 3. Роликовые цепи двухрядные типа 2ПР |
Втулочные цепи типа ПВ (ГОСТ 13568-97) по конструкции совпадают с роликовыми (рис. 4), но не имеют роликов, что удешевляет цепь и уменьшает габариты и массу при увеличенной площади шарнира, при этом они показывают достаточную долговечность. Цепи типа ПВ изготавливают только с шагом 9,525 мм и могут быть однорядными (ПВ) и двухрядными (2ПВ).
|
|
|
Рис. 4. Втулочные цепи типа ПВ |
Роликовые цепи с изогнутыми пластинами типа ПРИ (ГОСТ 13568-97) набирают из одинаковых звеньев, подобных переходному звену (рис. 5). Так как пластины работают на изгиб и обладают повышенной податливостью, их применяют при динамических нагрузках, при скоростях не более 5 м/сек;
|
|
|
Рис. 5. Роликовые цепи с изогнутыми пластинами типа ПРИ |
Характеристики роликовых и втулочных цепей приведены в таблице 1 приложения.